贺李平， 任雪梅

(1. 北京无线电测量研究所，北京 100854； 2. 北京理工大学 自动化学院，北京 100081)

螺栓联接是机械设备中应用极为广泛的一种联接形式. 螺栓联接存在两个重要的特点，即螺栓预紧力和接触，它们对结构的静态特性和动态特性影响很大. 对螺栓联接的建模和仿真进行研究具有重要的工程应用和理论研究价值.

对于螺栓联接结构的联接刚度和接触应力，许多学者通过理论、试验和有限元方法进行了大量研究[1-5]，证实了被联接件在螺栓孔周围存在压力锥. 孙宇娟等[6-7]通过对螺纹进行精细化建模和分析，得到螺纹轴向载荷和应力分布规律，表明螺旋效应对螺纹联接结构轴向载荷和应力分布的影响不大. 他们的研究为简化螺栓模型提供了理论支撑. Kim等[8]提出了4种螺栓联接模型，可用于被联接件的应力分析，经过改造的模型也能用于模态分析. 蒲大宇等[9]提出了另外两种用于模态分析的螺栓联接模型. He等[10]主要针对模态分析，建立了5种螺栓联接模型，并对这些模型的适用性进行了分析. 然而，这些模型无法同时应用于应力分析和模态分析，适用范围有限.

本文以螺栓-法兰联接为例，基于有限元分析软件ANSYS，建立了3种螺栓联接模型，再结合模态试验、模态分析、应力分析和拉力分析，对3种螺栓联接模型的计算精度和适用范围进行了详细分析.

1 螺栓-法兰联接的有限元模型

图1是典型的螺栓-法兰联接结构，上法兰与下法兰由8组圆周……